文章來源：山(shan)西(xi)省國資委 發布時間：2018-08-16
“實現煤炭資(zi)源(yuan)安全高效智能(neng)開(kai)(kai)(kai)發(fa)，推動煤炭資(zi)源(yuan)綠(lv)色開(kai)(kai)(kai)發(fa)與生(sheng)態礦山(shan)建設(she)。”這是 《能(neng)源(yuan)技術革命創(chuang)新行動計(ji)劃(hua) （2016～2030年）》中有關“煤炭無害化開(kai)(kai)(kai)采技術創(chuang)新”戰略方向的(de)簡要表(biao)述(shu)。在(zai)上述(shu)計(ji)劃(hua)明確的(de)15項重點任務(wu)中，煤炭無害化開(kai)(kai)(kai)采位(wei)列之(zhi)首，其地位(wei)之(zhi)重要、意義之(zhi)深遠(yuan)可見(jian)一斑。
要(yao)實現(xian)上述(shu)目(mu)標，還需深厚(hou)的技(ji)術(shu)積(ji)淀(dian)作支撐(cheng)。回望(wang)過去5年，我國建井技(ji)術(shu)、高效(xiao)開采方(fang)法已(yi)達(da)到(dao)國際(ji)領先水平，煤炭開采技(ji)術(shu)取得(de)了(le)長足進步。這其中最(zui)具發(fa)言權(quan)和代表(biao)性的，當屬享有“煤炭工業(ye)的長子”之美譽(yu)的同(tong)煤集團。
“十二五”期間，同(tong)(tong)煤(mei)集團成功入選第(di)五批“國家級(ji)(ji)創(chuang)(chuang)新型試(shi)點企業”，獲(huo)得國家級(ji)(ji)科(ke)技進步獎3項，獲(huo)得省(sheng)部級(ji)(ji)科(ke)技進步獎、專利等近700余項。去年(nian)(nian)(nian)，該集團“特厚煤(mei)層(ceng)沿空掘巷千萬噸綜放(fang)面安全保障關(guan)鍵技術研究與應用”等3個項目，更是首次在同(tong)(tong)一(yi)年(nian)(nian)(nian)度同(tong)(tong)時榮獲(huo)2016年(nian)(nian)(nian)中國煤(mei)炭(tan)工業協會(hui)科(ke)技進步一(yi)等獎，創(chuang)(chuang)整(zheng)個煤(mei)炭(tan)行業歷史最好(hao)水平。
不難看出(chu)，在同煤人的(de)辛(xin)勤耕(geng)耘下，這(zhe)方(fang)煤炭開采(cai)技術(shu)和裝備行業(ye)的(de)“試驗田”、“研發地”之上，正醞釀新一輪的(de)采(cai)礦(kuang)業(ye)技術(shu)革命。
直面世界性難題 一次(ci)開采14米以(yi)上厚煤層(ceng)
資料顯示，我國厚煤層(ceng)可采儲量(liang)(liang)占全(quan)國煤炭總可采儲量(liang)(liang)的43%左右，每年厚煤層(ceng)的煤炭產(chan)量(liang)(liang)約占全(quan)國煤炭產(chan)量(liang)(liang)的40%~50%。因此，在厚煤層(ceng)條(tiao)件(jian)下實現安(an)全(quan)、高效、高回收率開采對我國煤炭工業的發展及能(neng)源安(an)全(quan)具有重(zhong)要意義。
在2014年度國家(jia)科學技術(shu)獎(jiang)勵大(da)會上，同煤集(ji)團“特厚煤層(ceng)大(da)采高綜(zong)放開采成(cheng)套技術(shu)與裝備研(yan)發(fa)”項目獲(huo)得國家(jia)科學技術(shu)進步獎(jiang)一(yi)等獎(jiang)，這是該集(ji)團時(shi)隔(ge)21年再次獲(huo)此殊榮(rong)。
值得一提的(de)是，14~20米(mi)特厚煤層大采高綜(zong)放開(kai)采國內(nei)外沒(mei)有先例，這也是該項目的(de)創(chuang)新性之(zhi)所在。
具(ju)體來(lai)說(shuo)，該(gai)項(xiang)目開發(fa)了(le)(le)特厚煤(mei)層大(da)采(cai)高綜采(cai)放(fang)頂煤(mei)開采(cai)工(gong)藝及安全保障技(ji)術，掌握了(le)(le)大(da)采(cai)高綜放(fang)工(gong)作面(mian)礦壓顯(xian)現規律和控(kong)制技(ji)術；發(fa)明了(le)(le)液壓支(zhi)架(jia)圍巖(yan)耦合三維動態優化(hua)設計方(fang)法，研制出5.2米大(da)采(cai)高放(fang)頂煤(mei)液壓支(zhi)架(jia)；研制出世界首套(tao)(tao)且全部國產化(hua)的年產千萬(wan)噸特厚煤(mei)層大(da)采(cai)高綜放(fang)工(gong)作面(mian)成(cheng)套(tao)(tao)裝(zhuang)備，提高了(le)(le)成(cheng)套(tao)(tao)裝(zhuang)備的配(pei)套(tao)(tao)性(xing)、適應性(xing)及可靠性(xing)。
該項(xiang)目相關負責人(ren)表示，這是繼我(wo)國(guo)(guo)成功研制(zhi)年產600萬(wan)(wan)(wan)噸綜采成套(tao)(tao)技(ji)術(shu)(shu)裝(zhuang)備(bei)(bei)之后，煤炭(tan)科(ke)技(ji)和(he)裝(zhuang)備(bei)(bei)制(zhi)造的又(you)一大進步，標志著我(wo)國(guo)(guo)千萬(wan)(wan)(wan)噸礦井和(he)千萬(wan)(wan)(wan)噸工(gong)作(zuo)面(mian)成套(tao)(tao)技(ji)術(shu)(shu)裝(zhuang)備(bei)(bei)研發進入(ru)了工(gong)程示范和(he)全(quan)面(mian)推廣應用階段。
據悉，該(gai)項(xiang)技(ji)術(shu)已(yi)被推廣(guang)到大同煤礦(kuang)集團其他(ta)千萬(wan)噸礦(kuang)井(jing)及(ji)平(ping)朔(shuo)、神東等10多個(ge)礦(kuang)區的30多個(ge)煤礦(kuang)。與分層開(kai)(kai)采比(bi)較，該(gai)項(xiang)技(ji)術(shu)大幅提(ti)高了煤炭產(chan)量(liang)、開(kai)(kai)采效率與安全系(xi)數。
此外，該項技術(shu)已在澳大利(li)亞、俄羅斯等地推(tui)廣，對解決世界特(te)厚煤(mei)層的開采難題也起到了(le)引領(ling)作用。
小煤(mei)柱(zhu)留設技術(shu)威力大 煤(mei)柱(zhu)寬度(du)從38米(mi)(mi)縮至(zhi)6米(mi)(mi)
在特厚煤(mei)(mei)層開(kai)采(cai)中，隨著開(kai)采(cai)不(bu)斷延伸(shen)，采(cai)空區(qu)懸(xuan)頂面積不(bu)斷增大(da)(da)，支承應力(li)向礦井深部轉移，傳統煤(mei)(mei)柱(zhu)留設的位置(zhi)恰好處在高應力(li)區(qu)域，導致巷道變(bian)形嚴重，影響安全(quan)生產(chan)。這意(yi)味著煤(mei)(mei)礦不(bu)得不(bu)放棄在回采(cai)初期(qi)留設的大(da)(da)煤(mei)(mei)柱(zhu)，進而(er)損失(shi)大(da)(da)量煤(mei)(mei)炭資源(yuan)。
如(ru)何破題？同煤(mei)集團“十二五(wu)”收(shou)官之年的重點科研項目———小煤(mei)柱留設技(ji)術攻克(ke)了此(ci)頑疾。
“行業內將3~8米(mi)的(de)煤(mei)(mei)柱(zhu)(zhu)統稱為小煤(mei)(mei)柱(zhu)(zhu)。小煤(mei)(mei)柱(zhu)(zhu)留設技(ji)術(shu)就(jiu)是把(ba)工作面的(de)回風順槽布置(zhi)在采(cai)空區(qu)的(de)邊緣，通過數值模(mo)擬及試驗(yan)分(fen)析，布置(zhi)小煤(mei)(mei)柱(zhu)(zhu)。這樣不僅(jin)維(wei)護巷道簡單了(le)，還能(neng)有效降低(di)支護成本(ben)，保證安全回采(cai)。”據塔山煤(mei)(mei)礦總工程師匡鐵軍(jun)介紹，該(gai)技(ji)術(shu)將工作面原來的(de)38米(mi)寬的(de)大(da)煤(mei)(mei)柱(zhu)(zhu)縮到6米(mi)，剩下30多米(mi)的(de)煤(mei)(mei)柱(zhu)(zhu)全部可以采(cai)出。
2015年6月(yue)，同(tong)煤(mei)集(ji)團在塔山煤(mei)礦試驗(yan)性地運用小煤(mei)柱留設技術，并(bing)于同(tong)年11月(yue)成功完成了8204工作(zuo)(zuo)面(mian)的(de)回(hui)采工作(zuo)(zuo)，共計(ji)多(duo)回(hui)收(shou)煤(mei)炭資源(yuan)68萬(wan)噸。2016年11月(yue)，該集(ji)團開(kai)始在總結前期小煤(mei)柱回(hui)采成功經驗(yan)的(de)基礎上，繼續在塔山煤(mei)礦深(shen)入研究(jiu)小煤(mei)柱留設技術。
“應用小煤柱留設(she)技(ji)術后，巷道成型好(hao)、回(hui)采期間二次維護量小，而(er)且支護環境、安全條件要(yao)比原來留設(she)大煤柱的還要(yao)好(hao)，資金投入少了，資源回(hui)收率大幅度提升(sheng)。”匡鐵軍(jun)說。
據統計，相(xiang)比大煤柱工作面，在相(xiang)同走(zou)向(xiang)長度內，每回采(cai)一(yi)個(ge)小煤柱工作面產生(sheng)經濟效(xiao)益上億元。
智能化高效綜采裝備(bei)成同忻煤礦“頂級配置”
當前，煤礦工(gong)人(ren)的(de)(de)職(zhi)業(ye)健康逐漸成(cheng)為社(she)會關(guan)注(zhu)的(de)(de)焦點。在(zai)此背景下，國家正(zheng)大力推進(jin)“機械(xie)化換人(ren)、自動化減人(ren)”工(gong)程(cheng)。同忻(xin)煤礦也在(zai)實(shi)踐過程(cheng)中，不斷(duan)向這一(yi)目標靠攏。
隨著操(cao)作人員(yuan)摁(en)下(xia)總(zong)控臺啟(qi)動按鈕，50米開外工作面緩(huan)緩(huan)啟(qi)動的(de)機器轟鳴聲(sheng)打破了地層深處(chu)的(de)沉寂，遠端的(de)采煤機穩步前(qian)行，自如流暢地割(ge)煤、推溜(liu)、移架，傳輸皮帶上(shang)，滾滾的(de)“烏金”流水(shui)般奔向地面。
恰在此時，于(yu)同(tong)忻煤(mei)礦(kuang)地面調(diao)度(du)指揮中心的(de)智能化總控臺前，調(diao)度(du)指揮人(ren)員(yuan)也可以(yi)通過視頻操控機組設(she)備，隨時掌握著井下生產狀況。
這是同忻煤礦(kuang)智能化(hua)綜采隊在(zai)8202工作面遠程控制(zhi)自(zi)動化(hua)開采的作業場景。
據介紹，此項(xiang)技(ji)術(shu)(shu)系(xi)統(tong)是(shi)由(you)工作面集(ji)中控制(zhi)系(xi)統(tong)、視(shi)頻監(jian)控系(xi)統(tong)、設備(bei)姿態監(jian)測系(xi)統(tong)、通訊網絡平臺與多項(xiang)關鍵(jian)技(ji)術(shu)(shu)組成的(de)三位一體的(de)大(da)型控制(zhi)系(xi)統(tong)，是(shi)煤(mei)炭綜(zong)采成套裝備(bei)的(de)核心。作為(wei)操(cao)作人(ren)員的(de)人(ren)機(ji)接口，該系(xi)統(tong)以采煤(mei)機(ji)記憶截(jie)割、液壓支架自動(dong)跟機(ji)及(ji)可視(shi)化遠(yuan)程監(jian)控為(wei)基礎，以生產系(xi)統(tong)智能(neng)化控制(zhi)軟件為(wei)核心，實現(xian)了在地面及(ji)順槽綜(zong)合監(jian)控中心對綜(zong)采設備(bei)的(de)智能(neng)監(jian)測與集(ji)中控制(zhi)，確保工作面智能(neng)化運行，達到工作面連續、安全、高效(xiao)開采。
2013年(nian)8月，由同煤集團承擔的國家發展改革(ge)委 “同忻(xin)煤礦千(qian)萬噸級高效綜(zong)采(cai)關(guan)鍵技術創新及(ji)產業化示范(fan)工程”項(xiang)目立項(xiang)。2016年(nian)7月，8202綜(zong)采(cai)面(mian)被選定(ding)為試點。
據了解(jie)，該(gai)項目的(de)實(shi)施使(shi)設(she)備(bei)替代工人(ren)進行井下開采(cai)，實(shi)現地面及(ji)井下控(kong)制中心(xin)對(dui)設(she)備(bei)的(de)智能(neng)監(jian)測和集中控(kong)制，大大降低了工人(ren)的(de)勞動(dong)強度，將工人(ren)從危險的(de)工作面采(cai)場解(jie)放到相對(dui)安全的(de)順槽監(jian)控(kong)中心(xin)。
數(shu)據(ju)顯示，采用該技術(shu)使得工作面回(hui)采率達(da)85%以(yi)上，生(sheng)產能耗下(xia)降5%以(yi)上，操作人員減半，進一步提(ti)升了企業安全生(sheng)產的保障(zhang)能力。